新的飛行技術(shù)屬于“展向自適應(yīng)機(jī)翼”(SAW)項(xiàng)目的一部分。該項(xiàng)目由阿姆斯特朗飛行研究中心、NASA的克利夫蘭格倫研究中心(GRC)、弗吉尼亞州的蘭利研究中心、波音公司研究與技術(shù)部、Area-I公司聯(lián)合研發(fā)，利用一種先進(jìn)的輕型材料，折疊飛機(jī)機(jī)翼的外部和控制面，以形成飛行最佳角度，有益于對(duì)未來(lái)的亞聲速和超聲速飛機(jī)。

技術(shù)創(chuàng)新

飛行中折疊機(jī)翼是曾研究過(guò)的一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，包括使用XB-70“女武神”(Valkyrie)轟炸機(jī)進(jìn)行研究。然而因依賴于笨重的常規(guī)電機(jī)和液壓系統(tǒng)，折疊機(jī)翼技術(shù)的工程應(yīng)用一直面臨諸多問(wèn)題。

SAW項(xiàng)目計(jì)劃使用一種名為“形狀記憶合金”的創(chuàng)新型輕量級(jí)材料，進(jìn)行機(jī)翼折疊以獲取廣泛的飛行氣動(dòng)效益。這種材料內(nèi)置在飛機(jī)的促動(dòng)器上，對(duì)飛機(jī)上的移動(dòng)部件起著至關(guān)重要的作用，它能夠在飛行中折疊飛機(jī)機(jī)翼外部組件，且不需要重型液壓系統(tǒng)提供壓力。使用這種新型技術(shù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能比傳統(tǒng)系統(tǒng)輕80%。形狀記憶合金由溫度觸發(fā)，利用復(fù)合管內(nèi)的熱記憶來(lái)移動(dòng)并作為一個(gè)制動(dòng)器工作。加熱后，合金會(huì)在管子中進(jìn)行扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最終使機(jī)翼的外部向上或向下移動(dòng)。NASA的格倫研究中心開(kāi)發(fā)了初始的合金材料，并與波音公司密切合作，使合金能用于飛行過(guò)程。

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

對(duì)商用客機(jī)這樣的亞聲速飛機(jī)而言，折疊機(jī)翼的優(yōu)勢(shì)是增強(qiáng)其可控性，取代較為繁重的飛機(jī)部件(包括尾舵)提高飛機(jī)的燃油效率，且有助于增加未來(lái)長(zhǎng)翼飛機(jī)在機(jī)場(chǎng)滑行的能力。此外，飛行員可以利用許多不同的飛行條件(如陣風(fēng))，通過(guò)折疊機(jī)翼應(yīng)對(duì)飛行中的特殊情況;對(duì)超聲速飛機(jī)而言，折疊機(jī)翼的優(yōu)點(diǎn)更為突出。在超聲速飛行中，機(jī)翼翼尖朝下能夠有效減小阻力提高飛行效率。該成果可應(yīng)用于下一代超聲速飛機(jī)。

試驗(yàn)情況

在阿姆斯特朗飛行研究中心進(jìn)行的一系列飛行試驗(yàn)成功驗(yàn)證了這種材料的應(yīng)用情況。在飛行中，機(jī)翼可在0~70°范圍內(nèi)折疊。SAW項(xiàng)目的共同首席調(diào)查員奧斯曼·貝納芬表示，折疊機(jī)翼不是一種新興的技術(shù)，但是研究人員想要證明形狀記憶合金技術(shù)的可行性，這種合金材料比較緊湊、質(zhì)量輕，可以安裝在飛機(jī)上較為方便的位置。

為了測(cè)試這項(xiàng)技術(shù)，NASA與Area-I公司協(xié)同操作“原型技術(shù)-評(píng)估研究飛機(jī)”(PTERA)作為遙控飛行試驗(yàn)臺(tái)。PTERA是由Area-I公司設(shè)計(jì)和建造的，該公司還參與了形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)的機(jī)翼折疊機(jī)制的設(shè)計(jì)和集成。這種小型無(wú)人機(jī)安裝大量的飛行記錄儀器，非常適用于收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)有能力完成新型折疊機(jī)翼的測(cè)試任務(wù)。Area-I的工作人員在測(cè)試中進(jìn)行飛行操作，使NASA和波音公司在飛行過(guò)程中專(zhuān)注于研究。Area-I公司的首席執(zhí)行官尼古拉斯·艾力表示，PTERA的研發(fā)初衷是使其充當(dāng)飛行實(shí)驗(yàn)室的角色，它在一系列的試飛中完成了SAW試驗(yàn)。舷外翼板在飛行中的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)是一個(gè)歷史性事件。

SAW試驗(yàn)為期兩天，包括系統(tǒng)安全性飛行試驗(yàn)。PTERA從愛(ài)德華茲空軍基地的羅杰斯干湖起飛，機(jī)翼水平，呈0°角。試驗(yàn)臺(tái)實(shí)在一個(gè)大型“跑道”上起飛的，這個(gè)“跑道”提供了長(zhǎng)距離飛行足夠進(jìn)行SAW研究的必要演習(xí)。過(guò)程中，機(jī)載控制器加熱或冷卻SAW促動(dòng)器，使機(jī)翼面板在0-70°之間變化。在前兩次試飛中，機(jī)翼只能向下折疊，隨后幾次試飛中，工作人員需要重新整理硬件，使其能夠向上折疊至70°角，飛機(jī)機(jī)翼每次折疊都在三分鐘內(nèi)完成。

后續(xù)的SAW試飛計(jì)劃于2018年夏季進(jìn)行，NASA將擴(kuò)展SAW系統(tǒng)的功能，使其在一次飛行中既能向上折疊又能向下折疊。2018年的試飛還將在格倫研究中心進(jìn)行，研究人員正在PTERA上努力擴(kuò)展這種技術(shù)。